數(shù)控機(jī)床編程第2版杜國臣主編第1章xin28220新

在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：更多課程配套課件資源請訪問在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)9/8/20231普通高等教育“十一五〞國家級規(guī)劃教材教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材機(jī)械工業(yè)出版社精品教材主編杜國臣數(shù)控機(jī)床編程〔第2版〕機(jī)械工業(yè)出版社9/8/20232?數(shù)控機(jī)床編程?電子課件〔第2版〕主編：杜國臣副主編：李傳軍李瑞斌劉秉亮畢世英本書第2版是普通高等教育“十一五〞國家級規(guī)劃教材、機(jī)械工業(yè)出版社精品教材。本書第2版是在第l版的根底上，根據(jù)“高等職業(yè)教育機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及根本規(guī)格〞的要求，并充分反映近年來數(shù)控機(jī)床的開展與應(yīng)用而修訂的。ISBN978-7-111-28220-4機(jī)械工業(yè)出版社杜國臣教授主編的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材數(shù)控機(jī)床編程，自第一次出版以來，受到廣大師生和企業(yè)技術(shù)人員的青睞，先后被百余所院校所采用，成為我國高等職業(yè)教育機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)的首選教材，并祝賀該教材榮獲機(jī)械工業(yè)出版社精品教材

稱號！9/8/20234目錄第1章數(shù)控機(jī)床概述第2章數(shù)控加工編程根底第3章數(shù)控加工工藝與圖形的數(shù)學(xué)處理第4章數(shù)控車床編程第5章數(shù)控銑床編程第6章加工中心編程第7章自動編程9/8/20235

第1章數(shù)控機(jī)床概述9/8/202361.1數(shù)控機(jī)床的根本概念本章小結(jié)1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.2數(shù)控機(jī)床的分類第1章數(shù)控機(jī)床概述第1章數(shù)控機(jī)床概述本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：

數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。本章主要講述數(shù)控機(jī)床的根本概念和工作原理、數(shù)控機(jī)床的分類以及數(shù)控機(jī)床的技術(shù)與開展水平等。本章要求理解并掌握數(shù)控機(jī)床的根本概念和分類，了解數(shù)控技術(shù)的開展趨勢以及以數(shù)控機(jī)床為根底的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的開展。本章教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時本章教學(xué)要求:第1章數(shù)控機(jī)床概述重點數(shù)控機(jī)床的根本概念；數(shù)控機(jī)床的分類。難點數(shù)控機(jī)床的工作過程和技術(shù)性能指標(biāo)、數(shù)控機(jī)床按運(yùn)動控制的特點和伺服系統(tǒng)的類型分類。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念1.1.1什么是機(jī)床的數(shù)字控制

數(shù)控，即數(shù)字控制〔NumericalControl，NC〕，在機(jī)床領(lǐng)域指用數(shù)字化信號對機(jī)床運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用這種控制技術(shù)控制的機(jī)床就稱為“數(shù)控機(jī)床〞〔NumericallyControlledMachineTool〕或“NC機(jī)床〞。例如，要求機(jī)床執(zhí)行如下一條指令程序段N003G01X90Z-20F0.2S1000T0101M03其含義為：第3個程序段，用1號刀具加工一條直線段，起點為刀具當(dāng)前點或上一程序段指令點，終點為程序段中給定的點〔X90，Z-20〕；坐標(biāo)值的計算以坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)；還指明機(jī)床主軸需正轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速為1000r/min，刀具的進(jìn)給量為0.2mm/r。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念從上面的程序段可以看出，它由數(shù)字0～9，字母X、Z、S、F、T、M…，符號“+〞、“-〞、“.〞等組成，而這些都要轉(zhuǎn)換成“二進(jìn)制〞數(shù)字代碼輸入機(jī)床的數(shù)字控制裝置〔即控制機(jī)床的專用計算機(jī)〕中去，經(jīng)過計算機(jī)的計算處理、伺服控制、驅(qū)動機(jī)床各部件運(yùn)動，完成上述直線段的加工。由于指令運(yùn)動過程是以二進(jìn)制數(shù)字代碼進(jìn)行的，所以稱這種控制為數(shù)字控制。數(shù)字控制是與機(jī)床控制密切結(jié)合而開展起來的，因此，人們習(xí)慣把“機(jī)床數(shù)控〞簡稱為“數(shù)控〞或“NC〞，N003G01X90Z-20F0.2S1000T0101M031.1數(shù)控機(jī)床的根本概念數(shù)控機(jī)床是一種高效、新型的自動化機(jī)床，具有廣泛的應(yīng)用前景。它與普通機(jī)床相比具有以下特點：1．適應(yīng)性、靈活性好；2．精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；3．生產(chǎn)效率高；4．勞動強(qiáng)度低、勞動條件好；5．有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理；分布式數(shù)字控制〔DistributedNumericalControl，DNC〕柔性制造系統(tǒng)〔FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS〕計算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS〕6．使用、維護(hù)技術(shù)要求高。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念1.1.2數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的種類很多，但任何一種數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床主體四局部組成，如圖1-1所示。此外數(shù)控機(jī)床還有許多輔助裝置。圖1-1數(shù)控機(jī)床的基本組成

〔1〕控制介質(zhì)指將零件加工信息傳送到控制裝置中去的程序載體。常用的有磁帶、磁盤和U盤等。此外，有的數(shù)控機(jī)床還采用穿孔帶。如果程序簡單，可通過編程面板直接將程序輸入到系統(tǒng)內(nèi)部。隨著CAD/CAM技術(shù)的開展，現(xiàn)在大多數(shù)控機(jī)床都采用CAD/CAM軟件先在個人計算機(jī)上進(jìn)行編程，然后通過計算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的RS232C接口進(jìn)行通信，將程序直接傳送給數(shù)控裝置。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念磁帶、磁盤U盤CF卡穿孔帶機(jī)床傳輸線1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念穿孔帶ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼孔〔2〕數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)由輸入裝置、控制運(yùn)算器和輸出裝置構(gòu)成。它將輸入裝置輸入的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算插補(bǔ)和邏輯處理后，輸出各種信號和指令控制機(jī)床的各個局部，進(jìn)行規(guī)定的、有序的動作。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔3〕伺服系統(tǒng)是CNC裝置和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自CNC裝置的微弱指令信號通過調(diào)解、轉(zhuǎn)換、放大后驅(qū)動伺服電機(jī)，通過執(zhí)行部件驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動裝置包括主軸控制單元、進(jìn)給控制單元、可編程控制器〔ProgrammableLogicControl,PLC〕、主軸與進(jìn)給伺服電機(jī)和測量反響裝置等。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念面板控制單元主軸電機(jī)進(jìn)給伺服電機(jī)電子手輪I/O模塊機(jī)床控制面板CNC鍵盤驅(qū)動系統(tǒng)直線式光柵傳感器1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念A(yù)C伺服電機(jī)及其驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)編碼器(增值型)交流直線電機(jī)及其驅(qū)動器步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔4〕機(jī)床主體也稱主機(jī)，它包括機(jī)床的主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動部件、執(zhí)行部件和根底部件，如主軸、滾動導(dǎo)軌、滾珠絲杠、工作臺〔或刀架〕、底座、立柱、滑鞍等。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念數(shù)控車床斜置床身數(shù)控車床正置床身

數(shù)控機(jī)床的床身、立柱

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念臥式加工中心的框架式立柱

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念立式加工中心立柱數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念滾珠絲杠螺母副的外循環(huán)方式

1—彎管；2—壓板；3—絲杠；4—滾環(huán)；5—螺紋管道1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念滾動導(dǎo)軌塊的結(jié)構(gòu)直線滾動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌工作原理

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔5〕輔助裝置1〕液壓和氣動裝置；2〕自動換刀裝置〔AutomaticToolChanger，ATC〕；3〕自開工作臺交換裝置〔AutomaticPalletChanger，APC〕4〕自動對刀儀5〕自動排屑裝置6〕電、液、氣、冷卻、潤滑、防護(hù)裝置等1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念數(shù)控車床自動換刀裝置雙刀架帶動力頭臥式回轉(zhuǎn)刀架臥式回轉(zhuǎn)刀架立式回轉(zhuǎn)方刀架1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念斗笠式刀庫

鏈?zhǔn)降稁毂P式刀庫加工中心自動換刀裝置1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念加工中心刀具測量、工件測量系統(tǒng)加工中心刀具預(yù)調(diào)儀1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念車床用光學(xué)對刀儀車床用HPA〔HighPrecisionArm〕刀具測量系統(tǒng)1.1.3數(shù)控機(jī)床的工作過程

如圖1-2所示，數(shù)控機(jī)床的加工，首先要將被加工零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序，然后將加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的支持下，經(jīng)過處理與計算后，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，通過伺服系統(tǒng)使機(jī)床按預(yù)定的軌跡運(yùn)動，從而完成零件的加工。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念圖1-2數(shù)控機(jī)床的工作原理

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔1〕零件圖工藝處理工件的形狀、尺寸、位置關(guān)系、技術(shù)要求等進(jìn)行分析;確定合理的加工方案、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)，同時還要考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能?！?〕數(shù)學(xué)處理主要是計算出輪廓軌跡上的坐標(biāo)值?！?〕數(shù)控編程編寫數(shù)控加工程序、程序仿真?！?〕程序輸入目前采用的輸入方法主要有鍵盤、軟驅(qū)、USB接口、RS232C接口、DNC接口、網(wǎng)絡(luò)接口等。數(shù)控系統(tǒng)一般有兩種不同的輸入工作方式：一種是邊輸入邊加工，DNC即屬于此類工作方式；另一種是一次將零件數(shù)控加工程序輸入到計算機(jī)內(nèi)部的存儲器，加工時再由存儲器一段一段地往外讀出，軟驅(qū)、USB接口即屬于此類工作方式?！?〕譯碼數(shù)控系統(tǒng)按一個程序段為單位，按照一定的語法規(guī)那么把數(shù)控程序解釋、翻譯成計算機(jī)內(nèi)部能識別的數(shù)據(jù)格式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存內(nèi)。同時還完成對程序段的語法檢查。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔6〕數(shù)據(jù)處理一般包括刀具補(bǔ)償、速度計算以及輔助功能的處理程序。刀具補(bǔ)償有刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)是根據(jù)刀具半徑補(bǔ)償值和零件輪廓軌跡計算出刀具中心軌跡。刀具長度補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)是根據(jù)刀具長度補(bǔ)償值和程序值計算出刀具軸向?qū)嶋H移動值。速度計算是根據(jù)程序中所給的合成進(jìn)給速度計算出各坐標(biāo)軸運(yùn)動方向的分速度。輔助功能的處理主要完成指令的識別、存儲、設(shè)標(biāo)志等。〔7〕插補(bǔ)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)用一定的算法，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標(biāo)值計算，即數(shù)據(jù)點的密化工作。通常把數(shù)控機(jī)床上刀具運(yùn)動軌跡是直線的加工，稱為直線插補(bǔ)。如圖a所示。刀具運(yùn)動軌跡是圓弧的加工，稱為圓弧插補(bǔ)。如圖b所示。數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。目前普遍應(yīng)用的插補(bǔ)算法可分為兩大類：一類是基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)；另一類是數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。

a）直線插補(bǔ)1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念b）圓弧插補(bǔ)〔8〕伺服控制與加工伺服系統(tǒng)接受插補(bǔ)運(yùn)算后的脈沖指令信號或插補(bǔ)周期內(nèi)的位置增量信號，經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機(jī)，帶動機(jī)床的執(zhí)行部件運(yùn)動。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念逐點比較法直線插補(bǔ)逐點比較法圓弧插補(bǔ)數(shù)字積分法直線插補(bǔ)數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ)1.1.4數(shù)控機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)1．?dāng)?shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)〔1〕定位精度和重復(fù)定位精度定位精度是指數(shù)控機(jī)床工作臺等移動部件在確定的終點所到達(dá)的實際位置的精度。因此移動部件實際位置與理想位置之間的誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等誤差等。定位誤差將直接影響零件加工的位置精度。重復(fù)定位精度是指在同一臺數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序相同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進(jìn)給系統(tǒng)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般重復(fù)定位精度是成正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性。對于中小型數(shù)控機(jī)床，定位精度一般0.015mm,重復(fù)定位精度為0.003mm。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念〔2〕分度精度分度精度是指分度工作臺在分度時，理論要求回轉(zhuǎn)的角度值和實際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。分度精度既影響零件加工部位在空間的角度位置，也影響孔系加工的同軸度等?！?〕分辨度與脈沖當(dāng)量分辨度是指兩個相鄰分散細(xì)節(jié)之間可以分辨的最小間隔。對測量系統(tǒng)而言，分辨度是可以測量的最小增量；對控制系統(tǒng)而言，分辨度是可以控制的最小位移增量，即數(shù)控裝置每發(fā)出一個脈沖信號，反映到機(jī)床移動部件上的移動量，一般稱為脈沖當(dāng)量，脈沖當(dāng)量是設(shè)計數(shù)控機(jī)床的原始數(shù)據(jù)之一，其數(shù)值的大小決定數(shù)控機(jī)床的加工精度和外表質(zhì)量。目前普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般采用0.001mm，精密或超精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量采用0.1〔甚至0.01〕μm。脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的加工精度和加工外表質(zhì)量越高。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念2．?dāng)?shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的坐標(biāo)數(shù)目。數(shù)控機(jī)床可控軸數(shù)和數(shù)控裝置的運(yùn)算處理能力、運(yùn)算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。世界上最高級數(shù)控裝置的可控軸數(shù)已到達(dá)三十多軸。數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置控制的坐標(biāo)軸同時到達(dá)空間某一點的坐標(biāo)數(shù)目。3．?dāng)?shù)控機(jī)床的運(yùn)動性能指標(biāo)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動性能指標(biāo)主要包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、坐標(biāo)行程、擺角范圍和刀庫容量及換刀時間等。1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)〔1〕數(shù)控系統(tǒng)的CPU〔2〕數(shù)控系統(tǒng)的分辨率〔3〕控制功能〔4〕伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能〔5〕數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC功能〔6〕系統(tǒng)的通訊接口功能〔7〕系統(tǒng)的開放性〔8〕可靠性和故障自診斷數(shù)控系統(tǒng)的可靠性一般都以平均無故障時間〔MeanTimeBetweenFailure，MTBF〕來衡量，它是指一臺數(shù)控機(jī)床在使用中兩次故障的平均時間，即數(shù)控機(jī)床在壽命范圍內(nèi)總工作時間和總故障次數(shù)之比，即：

MTBF=

1.1數(shù)控機(jī)床的根本概念

1.2數(shù)控機(jī)床的分類1.2.1按運(yùn)動控制的特點分類1．點位控制數(shù)控機(jī)床

1.2數(shù)控機(jī)床的分類

對于一些加工孔用的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控鉆床，數(shù)控鏜床，數(shù)控沖床，三坐標(biāo)測量機(jī)，印刷電路板鉆床等。它們只要求獲得精確的孔隙坐標(biāo)定位精度，而不管從一個孔到另一個孔是按照什么軌跡運(yùn)動，在刀具運(yùn)動過程中，不進(jìn)行切削加工。如圖1-2所示。2．直線控制數(shù)控機(jī)床

1.2數(shù)控機(jī)床的分類直線控制數(shù)控機(jī)床不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機(jī)床工作臺或刀具〔刀架〕以給定的進(jìn)給速度，沿平行于坐標(biāo)軸的方向或與坐標(biāo)軸成45°角的方向進(jìn)行直線移動和切削加工。目前具有這種運(yùn)動控制的數(shù)控機(jī)床很少?，F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控技術(shù)，驅(qū)動各種動力頭、多軸箱軸向進(jìn)給鉆、鏜、銑等加工，也算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。直線控制也稱為單軸數(shù)控。3．輪廓控制的數(shù)控機(jī)床

1.2數(shù)控機(jī)床的分類可以加工斜線、曲線、曲面的數(shù)控的機(jī)床。如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等，它們都具有同時控制兩個、或兩個以上坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)動〔即進(jìn)行插補(bǔ)〕的數(shù)控機(jī)床。該類機(jī)床在加工過程中，每時每刻都對各坐標(biāo)的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制，故稱具有這種控制功能的機(jī)床為輪廓控制數(shù)控機(jī)床?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床絕大局部都具有這種控制功能。1.2.2按伺服系統(tǒng)的類型分類1．開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床沒有位置檢測反響裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號流程是單向的，其精度主要決定于驅(qū)動元器件和電動機(jī)〔步進(jìn)電動機(jī)〕的性能。這種數(shù)控機(jī)床調(diào)試簡單，系統(tǒng)也較容易穩(wěn)定，精度較低，本錢低廉，多見于經(jīng)濟(jì)型的中小型數(shù)控機(jī)床和舊設(shè)備的技術(shù)改造中。圖1-7所示開環(huán)控制系統(tǒng)框圖。圖1-7開環(huán)控制系統(tǒng)框圖

1.2數(shù)控機(jī)床的分類2．閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床該類機(jī)床數(shù)控裝置中插補(bǔ)器發(fā)出的位置指令信號與工作臺〔或刀架〕上檢測到的實際位置反響信號進(jìn)行比較，根據(jù)其差值不斷控制運(yùn)動，進(jìn)行誤差修正，直至差值為零停止運(yùn)動。這種具有反響控制的系統(tǒng)，在電氣上稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1-8所示閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。圖1-8閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

1.2數(shù)控機(jī)床的分類3．半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的檢測元件裝在電動機(jī)軸或絲杠軸的端部，這種系統(tǒng)的閉環(huán)控制環(huán)內(nèi)不包括機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性，該系統(tǒng)反響的只是進(jìn)給傳動系統(tǒng)的局部誤差；一般是電動機(jī)軸或絲杠軸的角位移、角速度，還要經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理才是工作臺〔或刀架〕的實際位移。圖1-9半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

1.2數(shù)控機(jī)床的分類1.2.3按工藝方法分類

1．金屬切削類數(shù)控機(jī)床

如：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、帶有刀庫和能實現(xiàn)多工序加工的鏜銑加工中心和車削中心等。

2．金屬成型類及特種加工類數(shù)控機(jī)床

金屬成形數(shù)控機(jī)床指使用擠、沖、壓、拉等成形工藝的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控沖床、數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。

3．特種加工數(shù)控機(jī)床特種加工數(shù)控機(jī)床主要指數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控電火花成形機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)等。

1.2數(shù)控機(jī)床的分類1.2.4按功能水平分類通常把數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔三類。數(shù)控機(jī)床水平的上下主要指它們的主要技術(shù)參數(shù)，功能指標(biāo)和關(guān)鍵部件的功能水平等內(nèi)涵。

另一種分法是將數(shù)控機(jī)床分為經(jīng)濟(jì)型〔簡易〕、普及型〔全功能〕和高檔型數(shù)控機(jī)床。1.2.5按加工方式分類數(shù)控機(jī)床和加工中心〔帶刀庫的數(shù)控機(jī)床〕。

1.2數(shù)控機(jī)床的分類CPU分辨率進(jìn)給速度多軸聯(lián)動顯示通訊高檔數(shù)控32或64位0.1μm或更小24～100m/min或更高3～5軸聯(lián)動或更多三維動態(tài)圖形顯示MAP和聯(lián)網(wǎng)中檔數(shù)控16位1μm12～24m/min3～5軸聯(lián)動或更多較齊全的CRT顯示。RS232C或DNC低擋數(shù)控8位10μm6～15m/min2～3軸數(shù)碼顯示或簡單的CRT字符顯示無通訊功能

1.2數(shù)控機(jī)床的分類1.3.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展1948年美國北密支安的一個小型飛機(jī)工業(yè)承包商帕森斯公司(ParsonsCo)與美國麻省理工學(xué)院(MIT)合作，于1952年研制出第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床。1954年底，美國本迪克斯公司(BendixCo)在帕森斯專利的根底上生產(chǎn)出了第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床。這時數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)〔專用電子計算機(jī)〕采用的是電子管，其體積龐大，功耗高，僅在一些軍事部門中承擔(dān)普通機(jī)床難以加工的形狀復(fù)雜的零件。這是第一代數(shù)控系統(tǒng)。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平2.1959年晶體管出現(xiàn)，電子計算機(jī)應(yīng)用晶體管元件和印刷電路板，從而使機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)跨入了第二代。而且1959年克耐·杜列克公司〔Keaney&TreckerCo簡稱K&T公司〕在數(shù)控機(jī)床上設(shè)置刀庫，并在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，以縮短刀具的裝卸時間和減少零件的定位裝卡時間。人們把這種帶自動交換刀具的數(shù)控機(jī)床稱為加工中心〔MachiningCenter，MC〕。3.20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了集成電路，數(shù)控系統(tǒng)開展到第三代。以上三代都屬于硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)〔稱為NC〕。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平4.隨著計算機(jī)技術(shù)的開展，小型計算機(jī)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，由此組成的數(shù)控系統(tǒng)稱為計算機(jī)數(shù)控〔CNC〕，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入第四代。5.20世紀(jì)70年代初、微處理機(jī)出現(xiàn)，美、日、德等國都迅速推出了以微處理機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，這樣組成的數(shù)控系統(tǒng)，稱為第五代數(shù)控系統(tǒng)〔MNC，通稱為CNC〕。6.1974年美國約瑟夫·哈林頓〔JosephHarrington〕博士在?ComputerIntegratedManufacturing?一書中首先提出了計算機(jī)集成制造〔CIM〕的概念，由此組成的系統(tǒng)稱為計算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平7.進(jìn)入80年代，微處理機(jī)升檔更加迅速，故極大地促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床向柔性制造單元〔FlexibleManufacturingCell即FMC〕、柔性制造系統(tǒng)〔FlexibleManufacturingSystem即FMS〕方向開展。并奠定了向規(guī)模更大、層次更高的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，如：計算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕、自動化工廠〔FA〕方向開展的堅實根底。8.20世紀(jì)80年代末期，又出現(xiàn)了以提高綜合效益為目的，以人為主體，以計算機(jī)技術(shù)為支柱，綜合應(yīng)用信息、材料、能源、環(huán)境等高新技術(shù)以及現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，研究并改造傳統(tǒng)制造過程作用于產(chǎn)品整個生命周期的所有適用技術(shù)—通稱為先進(jìn)制造技術(shù)。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平我國從1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，一些高等院校、科研單位、企業(yè)從采用電子管著手，到20世紀(jì)60年代曾研究出局部樣機(jī)，1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，到20世紀(jì)70年代初曾研究出數(shù)控立銑床、數(shù)控車床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床和加工中心等。這一時期國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性尚未得到很好地解決，因而也限制了國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的開展。而數(shù)控線切割機(jī)床由于其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，使用方便，得到了較快的開展，據(jù)資料統(tǒng)計，1973～1979年期間，我國共生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床4180臺，而其中數(shù)控線切割機(jī)床占86%左右。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平20世紀(jì)80年代初隨著改革開放政策的實施，我國開發(fā)了立式、臥式加工中心，立式、臥式數(shù)控車床，數(shù)控銑床，數(shù)控鉆鏜床，數(shù)控磨床等。同時還在立式、臥式加工中心根底上，開發(fā)了柔性制造單元FMC和柔性制造系統(tǒng)FMS。20世紀(jì)80年代末期，我國還在一定范圍內(nèi)探索實施CIMS，且取得了一些有益的經(jīng)驗和教益。20世紀(jì)90年代我國還加強(qiáng)了自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的研制工作，而且取得一定的成效，如中國珠峰公司的中華Ⅰ型、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司的航天Ⅰ型、華中數(shù)控公司的華中Ⅰ型、沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天Ⅰ型、上海開通數(shù)控技術(shù)KT系統(tǒng)、北京凱恩帝的KND系統(tǒng)和廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK系列等數(shù)控系統(tǒng)。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3.2數(shù)控技術(shù)的開展趨勢1.高速化二十年前，德國切削物理學(xué)家薩洛蒙〔Salomon〕提出高速加工的概念并對高速加工進(jìn)行了深入的研究。其研究成果說明：隨著切削線速度的增加，溫度及刀具磨損會劇烈增加，當(dāng)切削線速度到達(dá)超過某臨界值時，切削溫度及切削力會減小，然后又隨著切削速度的增加而急劇增加。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平加工中心的主軸轉(zhuǎn)速現(xiàn)已到達(dá)8000～12000r/min，最高的可達(dá)100000r/min以上，磨床的砂輪線速度提高到100～200m/s。正在開發(fā)的采用64位CPU的新型數(shù)控系統(tǒng)〔目前數(shù)控系統(tǒng)多采用32位以上的高速微處理器〕，可實現(xiàn)快速進(jìn)給、高速加工、多軸控制功能，控制軸數(shù)最多可到達(dá)31個，同時聯(lián)動軸數(shù)可達(dá)3～6軸，進(jìn)給速度為20～24m/min，最快可達(dá)60m/min。自動換刀和自動交換工作臺時間也大大縮短，現(xiàn)在數(shù)控車床刀架的轉(zhuǎn)位時間可達(dá)0.4～0.6s，加工中心自動交換刀具時間可達(dá)3s，最快能到達(dá)1s以內(nèi)，自動交換工作臺時間也可到達(dá)6～10s，個別可到達(dá)2.5s。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平2.高精度化數(shù)控機(jī)床的精度主要表達(dá)在定位精度和重復(fù)定位精度。數(shù)控機(jī)床配置了新型、高速、多功能的數(shù)控系統(tǒng)，其分辨率可到達(dá)0.1μm，有的可到達(dá)0.01μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級〔0.001μm〕。伺服系統(tǒng)采用前饋控制技術(shù)、高分辨率的位置檢測元件、計算機(jī)數(shù)控的補(bǔ)償功能等，保證了數(shù)控機(jī)床的高加工精度。目前數(shù)控機(jī)床的定位精度可達(dá)0.001mm，重復(fù)定位精度可達(dá)0.0005mm。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平超精密數(shù)控車床NAM-800超精密數(shù)控車床是北京機(jī)床所精密機(jī)電最新一代的納米級加工機(jī)床。它是當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、伺服技術(shù)及機(jī)械制造技術(shù)完美的統(tǒng)一。該機(jī)床為我國最前沿的科技開展提供了良好的加工手段，是我國納米加工機(jī)床的最新成就。精密制造技術(shù)包括精密加工和超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技術(shù)等。其加工精度已由微米〔μｍ〕向納米〔１ｎｍ＝０.001μｍ〕級開展。超精密加工技術(shù)是指被加工零件的尺寸精度高于0．1μm，外表粗糙度Ra小于0．025μm，以及所用機(jī)床定位精度的分辨率和重復(fù)性高于0．01μm的加工技術(shù)，亦稱之為亞微米級加工技術(shù)，納米技術(shù)的根本概念是美國物理學(xué)家查特·范曼于1959年提出的?，F(xiàn)在，夢想正在變成現(xiàn)實，科學(xué)家們預(yù)言，10-15年內(nèi)納米技術(shù)的開發(fā)將成為僅次于芯片制造的世界第二大制造業(yè)。目前，已研制成功納米管、極小的微電機(jī)系統(tǒng)、微型機(jī)器人等。在精密制造技術(shù)中，納米技術(shù)是目前最先進(jìn)的技術(shù)。它對于21世紀(jì)科學(xué)的開展提供了一個新的技術(shù)根底。微細(xì)加工和超微細(xì)加工是一種特殊的精密加工，不僅精度高，而且尺寸十分微小。其主要工藝方法是光刻〔蝕〕、沉淀、擴(kuò)散、離子注入等。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平我國超精密加工技術(shù)獲新突破2003年5月的一天，一塊亮如鏡面的鋁材凸球面車削樣件被小心翼翼地從非球面曲面超精密加工機(jī)房上卸下，送入國家級光學(xué)計量檢驗中心檢驗?，F(xiàn)場的人們焦急地等待著檢驗結(jié)果。一個多小時以后，檢驗結(jié)果出來了：車削加工樣件的面形精度PV=0.228μm，外表粗糙度Ra=0.0078μm，這意味著外表粗糙度僅有不到8納米?，F(xiàn)場沸騰了，緊張工作了一個多月的人們擊掌相慶，有人甚至流出了沖動的淚水。這是三○三所研制的非球面曲面超精密加工機(jī)床在用戶西安應(yīng)用光學(xué)研究所進(jìn)行交付驗收時的一個場景。---------------來源：中國機(jī)床商業(yè)網(wǎng)1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平3.多功能化CNC裝置功能的不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的高度自動化及多功能化。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)大多采用CRT〔CathodeRayTube〕顯示，可實現(xiàn)二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實現(xiàn)三維彩色動態(tài)圖形顯示；有的數(shù)控系統(tǒng)裝有小型數(shù)據(jù)庫，可以自動選擇最正確刀具和切削用量；有的數(shù)控系統(tǒng)具有各種監(jiān)控、檢測等功能，如刀具壽命管理、刀具尺寸自動測量和補(bǔ)償、工件尺寸自動測量及補(bǔ)償、切削參數(shù)自動調(diào)整、刀具磨損或破損檢測等功能，有的甚至可以實現(xiàn)無人化運(yùn)行。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平4．加工功能復(fù)合化在一臺機(jī)床上實現(xiàn)多工序、多方法加工是數(shù)控機(jī)床開展的又一趨勢。已經(jīng)出現(xiàn)了集鉆、鏜、銑功能于一身的數(shù)控機(jī)床，可完成鉆、鏜、銑、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺絲等工序的數(shù)控加工中心，以及車削加工中心，鉆削、磨削加工中心，電火花加工中心等。近年來又出現(xiàn)了高復(fù)合化數(shù)控機(jī)床，如增加了車削和磨削功能的鏜銑類加工中心等，不但有更高的加工精度，而且可以提高工作效率，節(jié)約占地面積和投資。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平多主軸正面銑床銑頭回轉(zhuǎn)MC

1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平車銑復(fù)合中心高速銑-激光堆焊MC1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平銑床-激光雕刻MC1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平

銑車復(fù)合中心5．結(jié)構(gòu)新型化一種完全不同于原來數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的新型數(shù)控機(jī)床，上世紀(jì)90年代被開發(fā)成功。這種被稱為“6條腿〞的加工中心或虛擬軸機(jī)床(有的稱并聯(lián)機(jī)床)，在沒有任何導(dǎo)軌和滑臺，采用能夠伸縮的“6條腿〞〔伺服軸〕支撐并聯(lián)，并與安裝主軸頭的上平臺和安裝工件的下平臺相連。它可實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動加工，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通加工中心高2~10倍。這種數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)將給數(shù)控機(jī)床技術(shù)帶來重大變革和創(chuàng)新。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平并聯(lián)機(jī)床1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平快速原型機(jī)RPM及其產(chǎn)品1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平未來機(jī)床1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平6．編程技術(shù)自動化自動編程系統(tǒng)，如圖形交互式編程系統(tǒng)、數(shù)字化自動編程系統(tǒng)、會話式自動編程系統(tǒng)、語音數(shù)控編程系統(tǒng)等，其中圖形交互式編程系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。圖形交互式編程系統(tǒng)是以計算機(jī)輔助設(shè)計〔CAD〕軟件為根底，首先形成零件的圖形文件，然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，自動編制加工程序，同時可動態(tài)顯示刀具的加工軌跡。其特點是速度快、精度高、直觀性好、使用簡便，已成為國內(nèi)外先進(jìn)的CAD/CAM軟件所采用的數(shù)控編程方法。目前常用的圖形交互式軟件有MasterCAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA等。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平模擬車削模擬銑削1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平7．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的智能化數(shù)控系統(tǒng)的智能化包括多個方面，一是為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；二是為提高驅(qū)動性能及使用連接的智能化；三是簡化編程和操作方面的智能化；四是數(shù)控系統(tǒng)的智能診斷、智能監(jiān)控等。隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域的滲透和開展，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制〔AdaptiveControl〕、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理，不但具有自動編程、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動參數(shù)動態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ?，而且人機(jī)界面極為友好。同時數(shù)控系統(tǒng)還具有故障診斷專家系統(tǒng)，其自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。此外，伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進(jìn)給伺服裝置，能自動識別負(fù)載和優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平8．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的開放性數(shù)控系統(tǒng)的開放性可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，如多媒體技術(shù)、實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數(shù)控系統(tǒng)還可向高集成度方向開展，每個芯片上可以集成更多個晶體管，使系統(tǒng)更加小型化、微型化，可靠性大大提高。利用多CPU的優(yōu)勢，實現(xiàn)故障自動排除，增強(qiáng)通訊功能，提高進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)能力。開放式新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線標(biāo)準(zhǔn)都是對外開放的。充足的軟、硬件資源，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進(jìn)行的系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大的方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，既可通過升檔或剪裁構(gòu)成各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)，又可通過擴(kuò)展構(gòu)成不同類型數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級而升級，結(jié)構(gòu)上不必變動。1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平1.3數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與開展及技術(shù)水平9．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的高可靠性〔1〕數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，采用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性?！?〕通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求。同時通過硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及系列化，提高硬件的生產(chǎn)批量和質(zhì)量?！?〕增強(qiáng)故障自診斷、自恢復(fù)和保護(hù)功能，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷、報警。當(dāng)發(fā)生加工超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。10．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足柔性生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式。如敏捷制造〔AgileManufacturing，AM〕、虛擬企業(yè)〔VirtualEnterprise，VE〕、全球制造〔GlobalManufacturing，GM〕的根底單元。目前先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)為用戶提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力，除有RS232C串行接口、RS422等接口外，還帶有遠(yuǎn)程緩沖功能的DNC接口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對幾臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)〔LAN〕通信的功能以及MAP接口，促進(jìn)系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控、遙控及遠(yuǎn)程故障診斷成為可能。1.3